一种测试粮食内部温湿度对其压缩特性影响的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种测试粮食内部温湿度对其压缩特性影响的装置，包括工作台、压缩盒、温湿度控制系统以及竖向加载系统，工作台提供支撑，温湿度控制系统提供恒定温湿度的空气，分别通入压缩盒所属的保温箱和压缩室内；竖向加载系统施加竖向力；试验过程中，保温箱内温湿度保持不变。本发明专利技术可采用两种试验方式：向压缩室内实时通风，保持压缩室内温湿度的恒定，测定压缩过程中压缩室内温湿度对粮食压缩特性的影响；停止向压缩室内通风，关闭密封盖，使压缩室内形成相对封闭的状态，此时可监控压缩过程中粮食内部温温湿度的变化。本发明专利技术为粮食的压缩试验提供了稳定的外部环境，并使试验过程中压缩室内粮食的温度可被监控。

A Device and Method for Measuring the Effect of Temperature and Humidity on Compression Characteristics of Grain

【技术实现步骤摘要】
一种测试粮食内部温湿度对其压缩特性影响的装置和方法
本专利技术涉及粮食力学特性测试领域，具体涉及一种测试粮食内部温湿度对其压缩特性影响的装置和方法，用来测定温湿度的变化对粮食压缩特性的影响，也可以测定压缩过程中粮食试样内温湿度的变化，对稳定储粮环境下粮食对仓壁的侧壁压力和对仓底的竖向压力研究提供数据支持。
技术介绍
中国是一个粮食生产及消费大国，但随着绿色储粮技术的不断推广应用，粮食在流通，储藏过程中不可避免会遇到粮食环境的变化，尤其低温绿色储粮技术的应用，对粮食流通和储藏过程中的储粮温湿度的影响较大，从而影响粮食的力学特性。粮食属于散体颗粒，它的物理力学特性比普通工程材料更加复杂。压缩特性作为粮食的基本力学特性之一，与容重、比重、孔隙度有着密切关系。利用粮堆的压缩特性，可以准确计算出粮食的受压变形、粮食储藏数量、储藏品质等情况。研究粮食的的压缩特性，对改进粮食的运输设备，提高粮仓结构的设计，保障粮食的安全高效储运具有重要意义。粮食颗粒同时具有呼吸性能。粮食通过呼吸作用消耗O2并生成CO2、H2O和热量。粮食的自主呼吸使粮堆的含水率发生变化，放出的热量又造成粮堆内温度的升高。而且，外部环境的变化对粮堆的温度也有影响。粮堆的温度、湿度变化均会对粮食的压缩特性造成影响，现有的研究压缩特性的装置大多针对土工试验，而目前用于研究温湿度变化对粮食压缩特性影响的仪器相对缺乏。粮食颗粒具有呼吸特性，外部环境的变化对粮食内部的温湿度变化影响明显，从而影响其压缩特性。因此，迫切需要研制出一种测试粮食在不同温湿度下对其压缩特的影响的试验装置。
技术实现思路
基于
技术介绍
中研究粮食压缩特性的重要性、粮食材料的独特性以及现有试验设备的紧缺性，本专利技术提供一种能够为粮食的压缩提供不同的内外部温湿度环境，监测温湿度的变化对粮食压缩特性的影响，又可用于监测压缩过程中粮食内部温湿度的变化的装置和试验方法，为粮仓设计，粮食绿色储藏、运输等提供理论依据。为了实现上述任务，本专利技术采用以下技术方案：一种测试粮食内部温湿度对其压缩特性影响的装置，包括：工作台，包括第一平台和设置在第一平台上方的第二平台；压缩盒，压缩盒安装在第二平台上，为嵌套式结构，包括保温箱以及位于保温箱内部的压缩室，压缩室与保温箱内壁之间形成环形空腔；其中，保温箱顶部设置有可拆卸式保温盖，保温盖中部留有用于穿过传力头的孔洞；第二平台下方设置有与所述压缩室连通的送风腔，送风腔的侧壁上设置有能打开的密封门；所述的压缩室具有顶盖和底盖，顶盖、底盖均能实现通风或不通风的功能；保温箱内壁上安装有第二温湿度传感器，压缩室底盖上设置有第三温湿度传感器；温湿度控制系统，包括温度控制箱以及湿度控制箱，温度控制箱的进风口上设置吸气装置，温度控制箱的出风口与湿度控制箱的进风口通过连接管连接；湿度控制箱的出风口上连接有导风管，导风管一方面通过第一支管连接所述的送风腔，另一方面通过第二支管连接保温箱一侧的下部，保温箱另一侧的上部设置有排风管；所述的导风管中串联有储气囊，储气囊中设置有第一温湿度传感器；竖向加载系统，包括设置在压缩盒上方的施力架，施力架下方中部设置有传力头；所述的施力架通过加载杆与设置在第一平台下方的加载装置连接；所述的施力架上设置有用于调平施力架的水准仪以及用于测量竖向位移的千分表。进一步地，所述的压缩室的顶盖外径与压缩室内径相同，底盖放置在位于压缩室内下边缘的一圈环形沿上；所述的顶盖为三层结构，包括位于下层的通风板、位于中层的盖板以及位于上层的挡风板，其中，通风板上分布有第一通风孔，盖板和挡风板上均沿圆周方向分布有一圈相互配合的第二通风孔，通风板固定于盖板底部，而挡风板与盖板为旋转扣合式结构；所述的盖板上表面中部设置有受力头，受力头上开设受力凹槽；所述的挡风板上设置有中心孔，受力头穿过中心孔；当挡风板与盖板旋转至其上的第二通风孔错开时，顶盖不通风，而旋转至第二通风孔上下对应时，顶盖通风；所述底盖的结构与顶盖基本相同，不同之处为底盖上不设受力头、中心孔结构，且底盖的挡风板直径小于所述环形沿的直径。进一步地，所述的连接管靠近温度控制箱的一端设置有第一空气阀门，靠近湿度控制箱的一端设置有第二空气阀门，所述的导风管上设置第三空气阀门，第二支管上设置第四空气阀门，第一支管上设置第五空气阀门，所述的排风管上设置第六空气阀门。进一步地，所述的送风腔内的底面为斜坡，斜坡位置较低的一侧为密封门所在侧。一种测试粮食内部温湿度对其压缩特性影响的装置，包括以下步骤：步骤1，打开保温箱的保温盖，取出压缩室的顶盖，将粮食试样放入到压缩室中，调整试样的量使得压缩室的顶盖上表面与压缩室的上表面齐平，然后旋转顶盖和底盖上的挡风板，使顶盖、底盖均处于通风状态，然后盖上保温盖；步骤2，打开第一空气阀门至第四空气阀门以及第六空气阀门，然后打开温度控制箱并调整至目标温度，开始送风，此时空气只送入保温箱内，并由排风管送出；观察储气囊内第一温湿度传感器和保温箱内第二温湿度传感器的测量值，当两者温度均达到设定的目标温度时，启动湿度控制箱，调节空气湿度至目标湿度时，持续此送风状态；步骤3，打开第五空气阀门，此时通过送风腔向压缩室内送风，根据第三温湿度传感器测量值对温度控制箱、湿度控制箱进行调节，直至压缩室内的空气温湿度稳定在目标温度、目标湿度；步骤4，安装竖向加载系统将受力头通过保温盖上的孔洞插入至压缩室顶盖受力头的受力凹槽中，根据水准仪将施力架调整至水平状态，施力杠杆左侧微向上翘起，使得放置砝码后施力杠杆能基本保持水平；将千分表的指针与施力架接触；步骤5，确定需要施加的各级压力；步骤6，通过竖向加载系统进行加载，加载过程中，通过千分表检测粮食试样的压缩量，第三温湿度传感器监测粮食试样内部的温湿度变化，并将监测数据传递给计算机。一种测试压缩过程中粮食内部温湿度变化的方法，包括上述步骤1至步骤6的内容；不同之处在于，在步骤3和步骤4之间还包括以下步骤：当粮食试样内部温湿度均达到目标温度、目标湿度后，关闭第五空气阀门，打开密封门，迅速旋转压缩室底盖的挡风板使底盖处于不通风状态并关闭密封门；打开保温箱的保温盖并旋转压缩室顶盖的挡风板使顶盖处于不通风状态，关闭保温盖；继续向保温箱内通风，调节使得保温箱空气温度、湿度均稳定在设定的目标温度、目标湿度；当三个温湿度传感器的测量值均稳定在目标温度、目标湿度时，保持目前的送风状态。本专利技术具有以下技术特点：1.相较于一般压缩试验装置，本专利技术向粮食内部通风，使粮食试样间空气温湿度能够与外部保温箱保持一致，即模拟了真实储粮状态，又保证了粮食在压缩过程中外部环境的稳定；2.压缩室内设置温湿度传感器，能够研究压缩过程中的粮食温度变化及其对粮食压缩特性的影响；3.压缩盒盖旋转扣合结构的采用，使压缩室可以灵活转换通气或封闭的状态，同时也是对现有技术的一种灵活运用；4.X形连接件、四根传力杆较现有的双传力杆结构提升了其强度和传递竖向荷载的稳定性；在X性连接件上设置水准仪，便于调整杆件的平衡。附图说明图1为本专利技术装置的整体结构示意图；图2为压缩盒部分的结构示意图；图3为竖向加载系统上部的结构示意图；图4为压缩室顶盖的结构示意图。图中标号说明：1温湿度控制系统，2竖向加载系统，3压缩盒，4工作台，1-1温度控制箱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测试粮食内部温湿度对其压缩特性影响的装置，其特征在于，包括：工作台(4)，包括第一平台和设置在第一平台上方的第二平台；压缩盒(3)，压缩盒(3)安装在第二平台上，为嵌套式结构，包括保温箱(3‑1)以及位于保温箱(3‑1)内部的压缩室(3‑6)，压缩室(3‑6)与保温箱(3‑1)内壁之间形成环形空腔；其中，保温箱(3‑1)顶部设置有可拆卸式保温盖(3‑2)，保温盖(3‑2)中部留有用于穿过传力头(2‑1)的孔洞；第二平台下方设置有与所述压缩室(3‑6)连通的送风腔(1‑6)，送风腔(1‑6)的侧壁上设置有能打开的密封门(1‑8)；所述的压缩室(3‑6)具有顶盖(3‑7)和底盖(3‑8)，顶盖(3‑7)、底盖(3‑8)均能实现通风或不通风的功能；保温箱(3‑1)内壁上安装有第二温湿度传感器(3‑4)，压缩室(3‑6)底盖(3‑8)上设置有第三温湿度传感器(3‑5)；温湿度控制系统(1)，包括温度控制箱(1‑1)以及湿度控制箱(1‑3)，温度控制箱(1‑1)的进风口上设置吸气装置，温度控制箱(1‑1)的出风口与湿度控制箱(1‑3)的进风口通过连接管(1‑2)连接；湿度控制箱(1‑3)的出风口上连接有导风管，导风管一方面通过第一支管连接所述的送风腔(1‑6)，另一方面通过第二支管连接保温箱(3‑1)一侧的下部，保温箱(3‑1)另一侧的上部设置有排风管；所述的导风管中串联有储气囊(1‑4)，储气囊(1‑4)中设置有第一温湿度传感器(1‑5)；竖向加载系统(2)，包括设置在压缩盒(3)上方的施力架(2‑2)，施力架(2‑2)下方中部设置有传力头(2‑1)；所述的施力架(2‑2)通过加载杆(2‑6)与设置在第一平台下方的加载装置连接；所述的施力架(2‑2)上设置有用于调平施力架(2‑2)的水准仪(2‑3)以及用于测量竖向位移的千分表(2‑4)。...

【技术特征摘要】
1.一种测试粮食内部温湿度对其压缩特性影响的装置，其特征在于，包括：工作台(4)，包括第一平台和设置在第一平台上方的第二平台；压缩盒(3)，压缩盒(3)安装在第二平台上，为嵌套式结构，包括保温箱(3-1)以及位于保温箱(3-1)内部的压缩室(3-6)，压缩室(3-6)与保温箱(3-1)内壁之间形成环形空腔；其中，保温箱(3-1)顶部设置有可拆卸式保温盖(3-2)，保温盖(3-2)中部留有用于穿过传力头(2-1)的孔洞；第二平台下方设置有与所述压缩室(3-6)连通的送风腔(1-6)，送风腔(1-6)的侧壁上设置有能打开的密封门(1-8)；所述的压缩室(3-6)具有顶盖(3-7)和底盖(3-8)，顶盖(3-7)、底盖(3-8)均能实现通风或不通风的功能；保温箱(3-1)内壁上安装有第二温湿度传感器(3-4)，压缩室(3-6)底盖(3-8)上设置有第三温湿度传感器(3-5)；温湿度控制系统(1)，包括温度控制箱(1-1)以及湿度控制箱(1-3)，温度控制箱(1-1)的进风口上设置吸气装置，温度控制箱(1-1)的出风口与湿度控制箱(1-3)的进风口通过连接管(1-2)连接；湿度控制箱(1-3)的出风口上连接有导风管，导风管一方面通过第一支管连接所述的送风腔(1-6)，另一方面通过第二支管连接保温箱(3-1)一侧的下部，保温箱(3-1)另一侧的上部设置有排风管；所述的导风管中串联有储气囊(1-4)，储气囊(1-4)中设置有第一温湿度传感器(1-5)；竖向加载系统(2)，包括设置在压缩盒(3)上方的施力架(2-2)，施力架(2-2)下方中部设置有传力头(2-1)；所述的施力架(2-2)通过加载杆(2-6)与设置在第一平台下方的加载装置连接；所述的施力架(2-2)上设置有用于调平施力架(2-2)的水准仪(2-3)以及用于测量竖向位移的千分表(2-4)。2.如权利要求1所述的测试粮食内部温湿度对其压缩特性影响的装置，其特征在于，所述的压缩室(3-6)的顶盖(3-7)外径与压缩室(3-6)内径相同，底盖(3-8)放置在位于压缩室(3-6)内下边缘的一圈环形沿上；所述的顶盖(3-7)为三层结构，包括位于下层的通风板(3-7c)、位于中层的盖板(3-7b)以及位于上层的挡风板(3-7a)，其中，通风板(3-7c)上分布有第一通风孔，盖板(3-7b)和挡风板(3-7a)上均沿圆周方向分布有一圈相互配合的第二通风孔，通风板(3-7c)固定于盖板(3-7b)底部，而挡风板(3-7a)与盖板(3-7b)为旋转扣合式结构；所述的盖板(3-7b)上表面中部设置有受力头，受力头上开设受力凹槽；所述的挡风板(3-7a)上设置有中心孔，受力头穿过中心孔；当挡风板(3-7a)与盖板(3-7b)旋转至其上的第二通风孔错开时，顶盖(3-7)不通风，而旋转至第二通风孔上下对应时，顶盖(3-...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾长女，谷贺，李雪统，胡魁，王钰轲，周飞，
申请(专利权)人：河南工业大学，
类型：发明
国别省市：河南,41